譚學龍 ,王新力 ,趙龍貴
(1.山東黃河河務局供水局,山東 濟南 250011;2.濱州供水分局,山東 濱州 256600)
山東黃河現有引黃水閘63座,總設計引水流量2 423 m3/s,設計灌溉面積244萬hm2。這些水閘大部分建于二十世紀八九十年代,建成最早的閆譚閘,已使用41年。大部分水閘由于使用時間長,加之設計、施工和管理存在一些問題,造成水閘不同程度地存在一些病險問題。
1)施工問題。1998年以前,山東引黃水閘建設未實行基本建設“三項制度”改革。施工管理為計劃經濟體制,以分級自營承包為主,實行自建自管模式。施工隊伍多為山東黃河河務局及有關地(市)河務局的建筑安裝隊,質量監督和質量檢查未能全面到位。有部分水閘存在施工中混凝土水灰比控制不嚴,混凝土保護層達不到設計要求;部分土方回填和土與石(土與混凝土)結合部填筑質量較差等問題。
2)管理問題。由于管理養護經費缺口較大,耗資較大的水閘病害問題不能及時進行處理,部分水閘帶病運行。山東河務局自2005年起逐步對基層管理單位實行“管養分離”的體制改革,引黃閘管護經費有所增加。但對三、四類引黃閘除險加固工程所需投資則遠不能滿足需要,影響了防洪安全和計劃引水得不到保證。
3)部分水閘發現有閘基和閘兩側滲透變形現象。水閘兩側滲透變形是水閘失穩破壞的主要形式之一。2003年秋汛時,閆譚閘發現閘后滲水,翼墻后面局部被滲水淘空。老謝寨閘下游側墻滲水嚴重,上游翼墻平臺沉陷嚴重,平臺欄桿明顯傾斜,下游翼墻滲水帶土。黃河1996年8月洪水期間,打漁張閘下游兩側翼墻出現滲渾水現象。其他地區水閘修(改)建后大部分未經歷高水位運行,雖然未發現明顯的兩側滲透變形,但發現部分水閘下游有滲透變形現象,如劉莊閘、潘莊閘和打漁張閘都曾發生過閘后管涌。
4)翼墻和邊墩結合處沉陷縫普遍開裂。目前,山東黃河幾乎所有引黃水閘在翼墻和邊墩結合處沉陷縫張開,瀝青杉板局部或全部脫落,張開寬度一般為5 cm左右,有的甚至達到10 cm。
5)部分底板、涵洞洞身及鋪蓋出現裂縫。蘇泗莊閘和潘莊閘均存在洞身裂縫。經分析認為產生裂縫原因主要有三個因素:一是地基不均勻沉陷引起洞身裂縫;二是大堤加培造成上部荷載變化產生的洞身頂板裂縫;三是混凝土老化產生裂縫。另外,曹店、麻灣等閘鋪蓋有裂縫。
6)部分水閘混凝土老化嚴重、鋼筋銹蝕,有的出現順筋裂縫。上世紀九十年代以前修建的水閘大部分存在混凝土碳化現象,年代越老碳化越嚴重,順筋裂縫嚴重,有的鋼筋外露,銹蝕明顯可見。河口地區的水閘由于受地下水及海水入侵的影響,混凝土老化剝蝕較為嚴重。產生這種現象主要是因為我國早期對鋼筋混凝土耐久性認識不足造成的,直到1997年才在《水工混凝土結構設計規范》中增加了《結構耐久性》的章節,2001年開始實施的《水閘設計規范》中增加了《使用耐久性》條文,在此之前修建的水閘鋼筋混凝土保護層厚度偏小,混凝土標號偏低,水灰比偏高,抗滲標號和抗凍標號均較低。
7)水閘設計時未考慮地基土液化問題。山東黃河引黃水閘抗震設計時只考慮結構的抗震設計,未考慮閘基土液化問題,這主要是由于在當時的黃河堤防設計由于投資所限只考慮堤身的抗震性能,并未考慮堤基土的液化問題。隨著標準化堤防逐步完善,堤防抗震性能提高,應不斷重視并完善水閘地基土的抗液化處理。
8)止水損壞、閘門漏水現象普遍。閘門漏水問題普遍存在,有的甚至達到1~2 m3/s,主要是閘門止水損壞嚴重,止水老化嚴重甚至脫落,固定止水的螺栓銹蝕,甚至銹斷,造成漏水。
9)閘門和門槽鐵件銹蝕嚴重。閘門和門槽的鐵件銹蝕嚴重,影響正常啟閉,有時需要用千斤頂增加啟閉力才能下落。幾乎所有帶滾輪的閘門,滾輪不能轉動,啟閉時增加了啟閉難度。個別水閘閘門啟閉設備偏心,啟動時振動加劇,如閆譚閘閘門一側摩擦閘墩,一側滾輪不靠軌。
10)電氣設備和啟閉設備老化。大部分引黃水閘的機電設備老化嚴重,大多是上世紀產品,已超過使用年限。
從上述水閘存在的主要問題看,形勢比較嚴峻,若黃河來大洪水,將嚴重影響防洪安全,亟需報廢重建或加固處理。
1)繼續開展水閘安全鑒定工作。2008年以來,已先后鑒定引黃水閘14座,其中:四類閘4座,三類閘10座。從安全鑒定的情況看,水閘現狀不容樂觀,應繼續把剩余的水閘鑒定完畢,切實找出水閘存在的病險問題,對癥加以處理。
2)積極爭取投資,盡快把三、四類病險水閘進行除險加固。2012年開始,國家已把病險水閘除險加固列入專項規劃,應加大工作力度,積極爭取投資,爭取盡快把已鑒定的水閘除險加固處理完畢。
3)對已進行過安全鑒定的水閘,要分類加以管護。對于鑒定為四類閘的,要按《水閘安全鑒定管理辦法》需要降低標準使用或報廢重建,因降低標準使用不滿足黃河防洪要求的,需報廢重建。對于鑒定為三類閘的要采取加固處理,對于短時內不能采取除險加固措施的,要加強日常管護、觀測,發現問題,及時處理。
水閘的除險加固處理要比新建閘困難得多,制約因素、工序較多,技術要求高。因此設計方案要做多方案比較論證,積極采用新技術、新工藝、新材料,嚴格施工與質量管理,加強監督檢查,使除險加固的水閘做到技術先進、安全可靠、經濟合理、方便管理而又美觀耐用。